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一、問題的提出

目前，品種多、批量小以及形狀復(fù)雜，精度高的零件越來越多。為合理解決多品種、小批量生產(chǎn)的實際需要，在機械切削加工的企業(yè)已逐步使用數(shù)控機床來進行切削加工。而數(shù)控機床是一種以數(shù)字量作為指令信息形式，通過計算機對這種信息進行處理而實現(xiàn)自動控制的機床，是計算技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制、伺服驅(qū)動、精密測量和精密機械結(jié)構(gòu)等新技術(shù)的綜合應(yīng)用。它已成為金屬切削機床的發(fā)展方向，但是數(shù)控機床的編程操作比較復(fù)雜，對數(shù)控編程操作人員素質(zhì)要求較高，同時數(shù)控機床價格比較昂貴，一旦編程操作不慎，發(fā)生碰撞，其后果不堪設(shè)想。因此編程操作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)。近幾年來，全球制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，以及國內(nèi)制造企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，面向制造企業(yè)的技能型人才呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，企業(yè)亟需大量有理論基礎(chǔ)和實踐的實用型人才來提升企業(yè)的競爭力而舉辦各類各樣的培訓(xùn)班。但是在培訓(xùn)班上，初學(xué)數(shù)控編程的學(xué)員對理解數(shù)控加工指令及

加工工藝往往存在困難。筆者根據(jù)教學(xué)體會，談一下怎樣才能理解好數(shù)控編程加工指令及加工工藝。

二、加工指令及加工工藝

首先，數(shù)控加工工藝及程序編制教程對指令為讀者作了如下解釋：快速定位（G00）： G00X__Z__，刀具分別以各軸快速進給速度移動到 X、 Z 值點上。

直線插補（G01）： G01X__Z__F__刀具以指令的進給速度移至坐標(biāo)值為X、 Z的點上。例如，如圖1 所示G01X45Z-20F30（A—B）：

圓弧插補G02 （順時針）和G03 （逆時針）： G02 （G03） X__Z__R__F__，刀具以F速度沿半徑R 移至圓弧終點X、 Z 點上。例如，如圖 2 所示 G03X50Z-10R10F100 （A—B）：

接下來是教程對上述加工指令的應(yīng)用進行舉例，

如圖 3所示。

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O0001

G00 X100Z100；定起刀點

M03 S800 T0101；主軸正轉(zhuǎn)，調(diào)1 號刀

G00X35Z0；快速定位至端面加工起點

G01X0Z0F100 ；車端面至圓弧 R15 的起點

G03X21.88Z-24.92R15F80；加工 R15 圓弧面

G02X26Z-32.81R5F80；加工 R5圓弧面

G01X26Z-36.81F80；加工圓 26 外圓面

G01X32Z-36.81F80；加工臺階面

G01X32Z-45F80；加工圓 32外圓面

G00X100Z100；回起刀點

M05；主軸停止

M30；程序結(jié)束

從上面所列的內(nèi)容看，教程只讓讀者了解指令的定義及格式。但是，我們都知道車削加工常用的毛坯多為圓棒料，從圓棒料到零件之間有加工余量大小的問題。在確定背吃刀量（即切削深度aP）時，一般是先把精加工（半精加工）余量扣除，然后把剩下的粗加工余量盡可能一次切除。如果粗加工余量較大，機床功率不足，刀具強度較低，應(yīng)分幾次切除余量，否則會損壞刀具。對加工尺寸精度，表面粗糙度要求較高的工件，如果增大背吃刀量aP，則切削力增大得較快，引起切削加工的振動，會使加工零件的表面質(zhì)量下降，所以吃刀深度要合理。因此，初學(xué)數(shù)控編程的學(xué)員往往會問：數(shù)控加工余量大時如何加工？所以單從指令進行講解會使讀者產(chǎn)生疑惑與困難。

三、改進方法

筆者認(rèn)為在講解加工指令的同時應(yīng)講解加工工藝，以便讀者理解接受所講的加工指令。在普通車床加工零件，車床加工的切削用量，工序工步安排以及走刀路線等內(nèi)容，往往都是由操作工人決定，操作工人會按零件圖樣的技術(shù)要求，按一定的切削深度，逐層把毛坯的余量切除，不會因吃刀深度太大而損壞車刀，從而保證加工零件的質(zhì)量。而數(shù)控加工的所有工序工步，切削用量，走刀路線，加工余量和所用的尺寸及類型等都要編入程序中，編程可參照普通車床的逐層加工過程的原理，使用有關(guān)的加工指令把加工過程逐層編寫出來即可。所以筆者在講授數(shù)控加工指令時，會結(jié)合普通機加工的切削用量進行一起比較分析。如上面所列的數(shù)控加工例子，應(yīng)在講解有關(guān)G01，G02， G03等指令時，要講吃刀深度問題，若吃刀深度過大，可分層應(yīng)用有關(guān)加工指令逐層編程加工，最后一次走刀才按照零件圖樣的尺寸進行編程。這樣可避免初學(xué)數(shù)控加工的學(xué)員誤解數(shù)控加工工藝與數(shù)控加工指令的關(guān)系而產(chǎn)生困惑。經(jīng)過按每次走刀的吃刀深度，逐層加工編程之后，初學(xué)數(shù)控編程的學(xué)員已經(jīng)對加工指令有了初步的認(rèn)識，然后對車削加工余量較大，一個表面需要進行多次反復(fù)加工的零件，為簡化編程可使用固定循環(huán)指令（如G71、 G72、 G73、 G84 等）編程加工，若精度要求比較高的零件再配合精車循環(huán)（G70）進行編程加工。例如車削如圖 4 所示的臺階工件，直徑從 45mm車至 25mm，臺階長度為 35mm。

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那么在講解這個零件加工的有關(guān)數(shù)控加工指令時，可參照普通車床分層切削過程的方式，應(yīng)用有關(guān)的數(shù)控加工編程指令對這個零件進行分層編寫車削程序，程序如下：

……

N20 G00 X50 Z2 T0101；刀具快速移動到 S

N30 G01 X40 F80；車削第 1 次進刀，背吃刀量 2.5mm

N40 Z-35；切削

N50 G00 X50；退刀

N60 Z2；返回(50， 2)的坐標(biāo)點

N70 G00 X35；車削第2 次進刀，背吃刀量2.5mm

N80 G01Z-35 F80；切削

N90 G00 X50；退刀

N100 Z2；返回(50， 2)的坐標(biāo)點

N110 G00 X30；車削第 3 次進刀，背吃刀量 2.5mm

N120 G01 Z-35 F80；切削

N130 G00 X50；退刀

N140 Z2；返回(50， 2)的坐標(biāo)點

N150 G00 X25；車削第4 次進刀，背吃刀量 2.5mm

N160 G01 Z-35 F80；切削

N170 G00 X50；退刀

N180 G00 X100 Z100；返回?fù)Q刀點（100， 100）上

……

從對這個零件進行分層循環(huán)加工的過程中，可從上述有關(guān)數(shù)控編程看出，數(shù)控循環(huán)車削過程包括了 “切入—切削—退刀—返回” 等 4 個動作，每次進刀深度都為2.5mm。它與普通車床手動加工相一致。這樣講解就方便初學(xué)數(shù)控編程的學(xué)員理解加工指令與加工工藝。在此基礎(chǔ)上為減少編程工作量和進一步提高編程水平，可用循環(huán)指令（GSK980T 車床數(shù)控系統(tǒng)）編寫這個零件車削程序如下：

……

N20 G00 X50 Z2 T0101；刀具快速移動到 S 點

N30G71U2.5R0.5；粗車循環(huán)開始，背吃刀量2.5mm，退刀量 0.5mm

N40 G71 P50 Q70 U0.3 W0.2 F80；

N50 G00 X25；參加粗車循環(huán)的第一段程序

N60 G01 X25 Z-35 F80；

N70 G01 X50 Z-35；參加粗車循環(huán)的最后一段程序

N80 G00 X100 Z100；返回?fù)Q刀點(100， 100)上

N90 T0202；調(diào)精車刀

N100 G70 P50 Q70；精車 N50~N70所指定程序段到尺寸

N110 G00 X100 Z100；返回?fù)Q刀點(100， 100)上

M30；程序結(jié)束

或者采用TUN120CNC車床G84縱向車削循環(huán)編程如下：

N20 G00 X50 Z2；刀具快速至S 點

N30 G84 X25 Z-35D32500F 100；D32500為分層切削深度

總而言之，在給初學(xué)數(shù)控編程的學(xué)員講解數(shù)控加工指令時，應(yīng)把數(shù)控加工指令及加工工藝綜合在一起進行講授，從簡單到復(fù)雜講解有關(guān)數(shù)控加工指令。

四、總結(jié)

通過對數(shù)控加工指令及加工工藝綜合在一起進行分析講授，實際情況證明，這種方法能夠使初學(xué)數(shù)控編程的學(xué)員較好地理解數(shù)控加工指令及加工工藝，使初學(xué)者對數(shù)控的學(xué)習(xí)變得比較容易，從而滿足初學(xué)數(shù)控編程的學(xué)員對數(shù)控編程知識的要求，為提高我國制造業(yè)技術(shù)水平打下基礎(chǔ)。